Aula 3 da disciplina Oc. Química de Estuários - UFPA (2012)

1. AULA 4
OCEANOGRAFIA QUÍMICA DE ESTUÁRIOS
Estag. Doc.: Camila C. Santos - santos.camilac@gmail.com
Profa.: Susy E. M. Gouveia

2. SEDIMENTOS ESTUARINOS
Sedimentos
São materiais originados por intemperismo e erosão de
rochas e que são transportados por agentes geológicos
acumulando-se em locais baixos.
Fontes: rios, oceano e terras adjacentes;
Fatores: fluxo fluvial e correntes de marés;
São observadas partículas de todas as dimensões.

3. SEDIMENTOS ESTUARINOS
 A movimentação do sedimento em estuários consiste de um
ciclo de quatro processos:
Erosão
Transporte
Deposição
Consolidação do sedimento depositado
 Estes processos dependem fortemente da dinâmica do fluxo e
das propriedades das partículas.

4. SEDIMENTOS ESTUARINOS
 Deposição de partículas mais grosseiras e de areias
(partículas mais finas permanecem em suspensão)
interior dos estuários;
 Erosão e transporte de partículas de todas as dimensões
ocorrem facilmente em ambas as extremidades de um
estuário;
 Processos que favorecem a decantação de partículas finas:
floculação e formação de agregados biológicos (pellets
fecais).

5. SEDIMENTOS ESTUARINOS
Velocidade de sedimentação para diversos tipos de
materiais em estuários
(McLusky, 1989)
Tipo de material Diâmetro (µm) Velocidade
Média (m/dia)
Areia 250 - 62 670,5
Silte 31,2 - 3,9 25
Argila 1,95 - 0,12 0,08 (8 cm)

6. SEDIMENTOS ESTUARINOS
 Lei do impacto: Para areias médias ou grosseiras a
velocidade a que se dá a sedimentação depende do
tamanho da partícula e varia proporcionalmente à raiz
quadrada do seu diâmetro.
V = 33 √d
V = velocidade (cm/s);
d = o diâmetro (cm) de um grão de quartzo esférico.

7. SEDIMENTOS ESTUARINOS
 Lei de Stokes: Para partículas mais finas a velocidade é
determinada pela viscosidade do fluido no qual a partícula
está em transporte;
V = 8100 . d²
V = velocidade (cm/s);
d = o diâmetro (cm) de um grão de quartzo esférico;
Condições: água a 16°C.
 A forma das partículas e a sua concentração, a densidade
do fluido e a eficácia de dispersão vão exercer bastante
influência;

8. SEDIMENTOS ESTUARINOS
(MPS – Fração Inorgânica)

9. SEDIMENTOS ESTUARINOS
Fatores mais importantes que variam em função da alteração da
granulometria dos sedimentos são:
1) O volume de água intersticial - maior retenção em sedimentos
finos;
2) A temperatura e a salinidade - variam mais lentamente em
sedimentos com elevada quantidade de água nos espaços
intersticiais do que na água ou ar circundantes;
3) Teor em matéria orgânica e o oxigênio dissolvido - maior
quantidade de matéria orgânica e baixos níveis de oxigênio estão
normalmente associados aos sedimentos finos em função dos
processos biológicos.

10. SEDIMENTOS ESTUARINOS
 Lama Fluida: concentração elevada (10 g/L) de sedimentos
suspensos;
 São encontradas em ambientes costeiros e estuarinos;
 A maioria dos trabalhos realizados sobre este tema tem
como foco o delta do Amazonas, onde a maior parte das
lamas fluidas conhecidas se encontram;
QUAL A IMPORTÂNCIA DO ESTUDO DAS LAMAS
FLUIDAS?

11. SEDIMENTOS ESTUARINOS
 A mistura das águas doce e salgada em alguns estuários
promove processos de floculação de partículas orgânicas e
inorgânicas;
 Floculação: fenômeno comum em sedimentos pelíticos (silte e
argila) que consiste na agregação de partículas individuais
gerando flocos, com consequente aumento da sua velocidade
de decantação;
 Atuação da força de Van Der Walls.

12. SEDIMENTOS ESTUARINOS
 VARIÁVEIS QUE INTERFEREM NO PROCESSO DE FLOCULAÇÃO:
• Salinidade;
• Concentração de sedimento em suspensão ;
• Mineralogia (composição química);
• Turbulência do fluxo.
 A floculação é um processo reversível e as partículas que por
ventura retornam à água doce ou com salinidade inferior a 10
tendem a desflocular;
 Substâncias orgânicas (mucos e filmes produzidos pela
atividade bacteriana) podem adsorver partículas de argila, pois
possuem carga positiva.

13. SEDIMENTOS ESTUARINOS
Floculação

14. SEDIMENTOS ESTUARINOS
ESTUÁRIO TIPO CUNHA SALINA
OU ALTAMENTE ESTRATIFICADO
 Quase a totalidade dos sedimentos em suspensão
transportados neste tipo de estuário são de origem fluvial;
 Somente o material mais grosseiro decantará e conseguirá
atravessar a haloclina e finalmente se depositar no fundo;
 No estuário baixo , a estratificação da coluna d’água tende a
diminuir e o contato com águas mais salinas possibilita a
floculação de particulados finos;
 Possível formação de deltas.

15. SEDIMENTOS ESTUARINOS
ESTUÁRIO PARCIALMENTE
MISTURADO
 Transporte equivalente de sedimentos de origem continental e
marinha;
 Na zona de máxima turbidez pode-se encontrar concentrações
de material em suspensão que variam de:
- 100-200 mg/L (influência de maré moderada);
- 1-10 g/L (influência de maré intensa).
 O tamanho dos grãos em suspensão costuma ser, geralmente,
menor do que 10 µm.

16. SEDIMENTOS ESTUARINOS
ESTUÁRIO BEM MISTURADO
OU HOMOGÊNEO
 Efeito Coriolis;
 Hemisfério Norte:
- Depósitos sedimentares marinhos na margem esquerda;
- Depósitos sedimentares continentais na margem direita.
 Hemisfério Sul:
- Depósitos sedimentares marinhos na margem direita;
- Depósitos sedimentares continentais na margem esquerda.

18. MATÉRIA ORGÂNICA
presença de água por elevados períodos
condições redutoras
transformações biogeoquímicas exclusivas
às condições anaeróbicas

19. MATÉRIA ORGÂNICA

20. MATÉRIA ORGÂNICA
 O Solo orgânico é composto primariamente de restos de
vegetação em vários estágios de decomposição e que se
acumulam devido às condições anaeróbicas;
 Com a progressiva decomposição da matéria orgânica:
1) A condutividade hidráulica diminui;
2) A quantidade de grandes partículas (>1,5 mm) fibrosas
diminui com a fragmentação dos materiais.

21. MATÉRIA ORGÂNICA
 Quando os solos são inundados e se tornam reduzidos, o
ferro é reduzido para a sua forma solúvel (ferroso, Fe2+) e o
manganês para o manganês solúvel (Mn2+);
 Essas formas solúveis de ferro e manganês podem ser
lixiviados do solo, deixado o solo com a sua cor natural (cinza
ou preto) dos sedimentos originais sílticos ou argilosos
chamados de matriz.

22. MATÉRIA ORGÂNICA
Recordando as colorações em ambientes óxidos...
Fe3+ (férrico) => vermelha, marrom, amarela ou alaranjada;
Mn3+ ou Mn4+ => preta.

23. MATÉRIA ORGÂNICA
 Outra característica dos solos estuarinos é a presença de
uma rizosfera oxidada que resulta da capacidade de muitos
hidrófitos (plantas adaptadas as condições de inundação) para
transportar oxigênio através das suas raízes para o solo;
 O excesso de oxigênio se difunde através das raízes
envolvendo a matriz do solo formando depósitos oxidados de
ferro e manganês ao longo das raízes.

24. MATÉRIA ORGÂNICA

25. MATÉRIA ORGÂNICA
 Solos minerais sazonalmente inundados desenvolvem
nódulos de concentração;
 Essas zonas são pontos de cor laranja/marrom avermelhado
(devido ao ferro) ou marrom avermelhado escuro/preto
(manganês) que se espalham pela matriz de solo cinza.

26. MATÉRIA ORGÂNICA
 Geralmente, na coluna de sedimentos estuarinos o carbono
orgânico é o único agente redutor;
agente redutor
agente oxidante
 A matéria orgânica como fonte inicial de elétrons é
sequencialmente oxidada através de reações microbiais
usando vários agentes oxidantes resultando em uma zonação
química vertical nos sedimentos.

27. MATÉRIA ORGÂNICA
 A fina camada superior oxidada é dominada por Fe3+, Mn4+ ,
NO3- e SO4=
coloração vermelho amarronzada ou marrom
 A camada reduzida é dominada por Fe2+, Mn2+, NH3 e sulfetos
cor cinza escuro esverdeado a um cinza escuro azulado

28. MATÉRIA ORGÂNICA

29. MATÉRIA ORGÂNICA

30. MATÉRIA ORGÂNICA
Potencial redox é a medida da pressão ou disponibilidade de
elétrons em uma solução;
Um substrato orgânico em uma zona frequentemente inundada é
oxidado (doa elétrons), o potencial redox cai como consequência
da oxidação;
A matéria orgânica é uma das substâncias que está reduzida no
sedimento e ela pode ser oxidada pelo O2, NO3-, Mn2+, Fe3+, SO4=;

31. MATÉRIA ORGÂNICA
As taxas de decomposição da matéria orgânica são mais
rápidas na presença de oxigênio e mais lentas para receptores
de elétrons tais como nitrato e sulfato.

32. MATÉRIA ORGÂNICA

33. MATÉRIA ORGÂNICA
RESPIRAÇÃO AERÓBICA (400 e 600 mV)
(0C+1H2-2O)106(-3N+1H3) +1H3+5P-2O4 + 138O2 →
106+4C-2O2 + 122 +1H2-2O + 16 +5N+1H-2O + +1H3+5P-2O4
REDUÇÃO DO NITRATO (250 mV)
(0C+1H2-2O)106(-3N+1H3) +1H3+5P-2O4 + +5NO3 →
CO2 + H2O + H+4CO3- + N2 + -3NH3 + H3PO4
REDUÇÃO DO MANGANÊS (225 mV)
(0C+1H2-2O)106(-3N+1H3) +1H3+5P-2O4 + +3MnOOH + CO2 + H2O →
H+4CO3- + Mn2+ + NH3 + H3PO4

34. MATÉRIA ORGÂNICA
REDUÇÃO DO FERRO (+100 até -100 mV)
(0C+1H2-2O)106(-3N+1H3) +1H3+5P-2O4 + Fe(OH)3 + CO2 →
HCO3- + H2O + Fe2++ NH3 + H3PO4
REDUÇÃO DO SULFATO (-100 e -200 mV)
(0C+1H2-2O)106(-3N+1H3) +1H3+5P-2O4 + SO42- →
HCO3- + H2S + NH3 + H3PO4
PRODUÇÃO DE METANO – METANOGÊNESE (<-200 mV)
2(0C+1H2-2O)106(-3N+1H3) +1H3+5P-2O4 →
CO2 + CH4 + NH3 + H3PO4

35. MATÉRIA ORGÂNICA

36. REFERÊNCIAS